一种双孔拓扑优化板筋框制造技术

一种双孔拓扑优化板筋框，为左右对称结构；左部包含有包含有缘条及腹板１、筋条２、筋条３、筋条４、筋条５；缘条及腹板１前端为三角形，后端为长方形结构；筋条２分别与缘条及腹板１的两个角连接，筋条２为圆弧形，一圆与缘条及腹板１前端两边内切，且与筋条２相切；筋条４位于缘条及腹板１后端长方形结构中央，一端与缘条及腹板１连接，另一端与筋条２连接；筋条３位于缘条及腹板１后端长方形上端１／４～１／３之间的位置，且一端与缘条及腹板１连接，另一端与筋条２连接；筋条５位于缘条及腹板１后端长方形下端１／４～１／３之间的位置，且一端与缘条及腹板１连接，另一端与筋条２连接。本实用新型专利技术可以应用于理工科大学的力学教学实验。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械领域，特别提供一种双孔拓扑优化板筋框。
技术介绍
板筋结构在现代飞机上有着广泛的应用，无论是机身的主承力加强框， 还是翼面的大梁或者加强翼肋，均是比较典型的板筋结构。传统的板筋框 结构重量重，刚度小，应力水平高，疲劳寿命低。本技术提供一种双孔拓扑优化板筋框，采用基于敏度阈值的拓扑 优化方法来确定结构的主传力路径，并将筋条布置在所求出的主传力路径 上；然后，以板和杆单元来模拟板筋结构，并建立相应的有限元分析模型； 最后，以板的厚度和筋条的剖面积为设计变量，进行满应力设计来获得最 终的优化方案，多种算例的数值仿真结果显示运用本文方法与传统的基 于工程经验的方法相比，在结构等刚度的条件下，前者的设计方案能够减 轻结构重量达到5%~20%。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足之处，特别提供一种双孔拓 扑优化板筋框。本技术提供了一种双孔拓扑优化板筋框，其特征在于双孔拓扑 优化板筋框为左右对称结构；左部包含有包含有缘条及腹板K筋条2、筋 条3、筋条4、筋条5;缘条及腹板1前端为三角形，后端为长方形结构；其中筋条2分别与缘条及腹板1的两个角连接，筋条2为圆弧形，其中一 圆与缘条及腹板1前端两边内切，且与筋条2相切；筋条4位于缘条及腹 板1后端长方形结构中央， 一端与缘条及腹板1连接，另一端与筋条2连 接；筋条3位于缘条及腹板1后端长方形上端1/4~1/3之间的位置，且一端 与缘条及腹板1连接，另一端与筋条2连接；筋条5位于缘条及腹板1后 端长方形下端1/4~1/3之间的位置，且一端与缘条及腹板1连接，另一端与 筋条2连接。所述双孔拓扑优化板筋框，缘条及腹板1为上下对称结构，且筋条位 置也为上下对称。首先将的弯剪组合加载的双孔加强框，按照拓扑优化流程进行迭代得 出对应的筋条材料最合理分布，具体过程为基于拓扑优化的有限元建模-> 结构分析(ANSYS)->基于敏度阈值的优化准则->主传力路经；之后确定筋条位置。常规框与优化框的性能对比见表l:表1两种结构形式的双孔板筋框的结构响应对比名称最大位移 /mm最大杆应力 /Kg/腿2最大板应力 /Kg/mm2结构FE重量/Kg常规框0.36793.30783.44091.6763优化框0.36682.60151.86331.3卯6本技术的优点在结构等刚度的条件下，本设计方案能够减轻结 构重量达到5%~20%。附图说明图1为双孔拓扑优化板筋框；图2为双孔常规板筋框。具体实施方式实施例1本实施例提供了一种双孔拓扑优化板筋框，为左右对称结构；左部包 含有包含有缘条及腹板l、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5;缘条及腹板l 前端为三角形，后端为长方形结构；其中筋条2分别与缘条及腹板1的两 个角连接，筋条2为圆弧形，其中一圆与缘条及腹板1前端两边内切，且 与筋条2相切；筋条4位于缘条及腹板1后端长方形结构中央， 一端与缘 条及腹板1连接，另一端与筋条2连接；筋条2位于缘条及腹板1后端长 方形上端1/4-1/3之间的位置，且一端与缘条及腹板1连接，另一端与筋条 2连接；筋条5位于缘条及腹板l后端长方形下端1/4-1/3之间的位置，且 一端与缘条及腹板1连接，另一端与筋条2连接。本实施例所述双孔拓扑优化板筋框，缘条及腹板1为上下对称结构， 且筋条位置也为上下对称。权利要求1、一种双孔拓扑优化板筋框，其特征在于双孔拓扑优化板筋框为左右对称结构；左部包含有缘条及腹板(1)、筋条(2)、筋条(3)、筋条(4)、筋条(5)；缘条及腹板(1)前端为三角形，后端为长方形结构；其中筋条(2)分别与缘条及腹板(1)的两个角连接，筋条(2)为圆弧形，其中一圆与缘条及腹板(1)前端两边内切，且与筋条(2)相切；筋条(4)位于缘条及腹板(1)后端长方形结构中央，一端与缘条及腹板(1)连接，另一端与筋条(2)连接；筋条(3)位于缘条及腹板(1)后端长方形上端1/4～1/3之间的位置，且一端与缘条及腹板(1)连接，另一端与筋条(2)连接；筋条(5)位于缘条及腹板(1)后端长方形下端1/4～1/3之间的位置，且一端与缘条及腹板(1)连接，另一端与筋条(2)连接。2、 按照权利要求所述双孔拓扑优化板筋框，其特征在于缘条及腹板 (1)为上下对称结构，且筋条位置也为上下对称。专利摘要一种双孔拓扑优化板筋框，为左右对称结构；左部包含有包含有缘条及腹板1、筋条2、筋条3、筋条4、筋条5；缘条及腹板1前端为三角形，后端为长方形结构；筋条2分别与缘条及腹板1的两个角连接，筋条2为圆弧形，一圆与缘条及腹板1前端两边内切，且与筋条2相切；筋条4位于缘条及腹板1后端长方形结构中央，一端与缘条及腹板1连接，另一端与筋条2连接；筋条3位于缘条及腹板1后端长方形上端1/4～1/3之间的位置，且一端与缘条及腹板1连接，另一端与筋条2连接；筋条5位于缘条及腹板1后端长方形下端1/4～1/3之间的位置，且一端与缘条及腹板1连接，另一端与筋条2连接。本技术可以应用于理工科大学的力学教学实验。文档编号B64C1/00GK201254289SQ20082001352公开日2009年6月10日 申请日期2008年6月18日 优先权日2008年6月18日专利技术者聪 孙, 邓扬晨 申请人:中国航空工业第一集团公司沈阳飞机设计研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双孔拓扑优化板筋框，其特征在于：双孔拓扑优化板筋框为左右对称结构；左部包含有缘条及腹板（１）、筋条（２）、筋条（３）、筋条（４）、筋条（５）；缘条及腹板（１）前端为三角形，后端为长方形结构；其中筋条（２）分别与缘条及腹板（１）的两个角连接，筋条（２）为圆弧形，其中一圆与缘条及腹板（１）前端两边内切，且与筋条（２）相切；筋条（４）位于缘条及腹板（１）后端长方形结构中央，一端与缘条及腹板（１）连接，另一端与筋条（２）连接；筋条（３）位于缘条及腹板（１）后端长方形上端１／４～１／３之间的位置，且一端与缘条及腹板（１）连接，另一端与筋条（２）连接；筋条（５）位于缘条及腹板（１）后端长方形下端１／４～１／３之间的位置，且一端与缘条及腹板（１）连接，另一端与筋条（２）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓扬晨，孙聪，
申请(专利权)人：中国航空工业第一集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]